(57)【要約】【課題】アライメントマークまたは位置ズレ計測マーク上の金属膜のアブレーションを容易にすること。【解決手段】半導体素子の表面にＡｌ膜１０７、熱吸収膜１０８、保護膜１０９を順次形成する（図１（ｂ））。後述する加工光の波長域において、熱吸収膜１０８の吸収係数はＡｌ膜１０７の吸収係数より高い。また、熱吸収膜１０８の融点は、Ａｌ膜１０７及び保護膜１０９の融点より高い。大気中にて、下方にアライメントマーク１０６が形成されている加工領域に対して加工光１１０を照射することで保護膜１０９、熱吸収膜１０８、及びＡｌ膜１０７に開口を形成する（図１（ｃ））【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面にアライメントマークまたは位置ズレ計測マークが露出する基体を用意する工程であって、前記アライメントマークまたは位置ズレ計測マークを含む領域に加工領域を有する工程と、
前記基体上に第１の吸収係数及び第１の融点を有する金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上に第２の吸収係数及び第２の融点を有する熱吸収膜を形成する工程であって、前記第２の吸収係数は前記第１の吸収係数より大きく、前記第２の融点は前記第１の融点より高い工程と、
前記加工領域上の前記熱吸収膜及び前記金属膜を選択除去するために、前記加工領域内に加工光を選択照射する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記選択除去の前に、前記熱吸収膜上に、前記第２の吸収係数より小さい第３の吸収係数を有する、水溶性の保護膜を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記熱吸収膜は、炭素を主成分とすることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記照射は、前記熱吸収膜の比熱Ｃ、吸収係数α、反射率Ｒ、温度変化ΔＴ、室温Ｔ、前記加工光のフルエンスＦ、波長λ、金属膜の融点Ｔｍ
Ｔ＋ΔＴ＝Ｔ＋α（１―Ｒ／１００）Ｆ／Ｃ＞Ｔｍ
の関係を満たす条件で行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アライメントマークまたは位置ズレ計測マークを含む半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の微細化にともない、半導体装置製造工程の中のリソグラフィ工程では下層との合わせ（アライメント）技術の高精度化が必須となっている。しかし、レジスト下層に形成された膜がアライメント光に対して反射や吸収が大きい場合には、アライメントマークからの位置情報の検出が困難となる。そこでアライメント光に対して不透明な膜をアブレーション技術によって選択的に除去する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。アブレーションとは被加工膜に光を照射した際、照射強度がある閾値以上に達すると、被加工膜が溶融し、ガス化する反応である。この技術によりリソグラフィ技術を用いることなく微細パターンを形成する事ができる。
【０００３】
しかし、レーザ光に対して高反射率である金属膜はレーザ光を吸収して溶解することが困難であり完全に除去することができない。そのために、レーザ光のエネルギー上げるとアライメントマークに損傷をあたえるという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−１５４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、アライメントマークまたは位置ズレ計測マークの上の金属膜を容易にアブレーションし得る半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一例に係わる半導体装置の製造方法は、上面にアライメントマークまたは位置ズレ計測マークが露出する基体を用意する工程であって、前記アライメントマークまたは位置ズレ計測マークを含む領域に加工領域を有する工程と、前記基体上に第１の吸収係数及び第１の融点を有する金属膜を形成する工程と、前記金属膜上に第２の吸収係数及び第２の融点を有する熱吸収膜を形成する工程であって、前記第２の吸収係数は前記第１の吸収係数より大きく、前記第２の融点は前記第１の融点より高い工程と、前記加工領域上の前記熱吸収膜及び前記金属膜を選択除去するために、前記加工領域内に加工光を選択照射する工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、金属膜上に吸収係数が高く、融点が高い熱吸収膜を形成した後、加工光を照射することによって、金属膜を容易にアブレーションさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【０００８】
図１，２は、本発明の第１の実施形態に係わる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【０００９】
図１（ａ）に示すＡｌ配線を形成する前の段階の半導体装置を用意する。図１（ａ）に示すように、半導体基板１０１上に形成された層間絶縁膜１０２の表面層には、後に形成されるＡｌ配線と接続されるヴィアプラグ１０５、及びアライメントを行うアライメントマーク１０６が少なくとも形成されている。なお、符号１０３，１０４は、プラグ、下層配線層である。
【００１０】
図１（ｂ）に示すように、半導体素子の表面にＡｌ膜１０７、熱吸収膜１０８、保護膜１０９を順次形成する。熱吸収膜１０８は、炭素を主成分とする材料で構成されている。後述する加工光の波長域において、熱吸収膜１０８の吸収係数はＡｌ膜１０７の吸収係数より高い。また、熱吸収膜１０８の融点は、Ａｌ膜１０７及び保護膜１０９の融点より高い。
【００１１】
保護膜１０９は、膜厚１００ｎｍの水溶性樹脂であるポリアクリル酸樹脂（以後、保護膜と表記）を被処理基板上に回転塗布法にて塗布した後に、溶剤を揮発させて形成される。
【００１２】
図１（ｃ）に示すように、大気中にて、下方にアライメントマーク１０６が形成されている加工領域に対して加工光１１０を照射することで保護膜１０９、熱吸収膜１０８、及びＡｌ膜１０７に開口を形成する。加工光１１０の照射により、熱吸収膜１０８が溶融する。熱吸収膜１０８の融点はＡｌ膜１０７及び保護膜１０９の融点より高いので、熱吸収膜１０８が溶融する時に発する熱で、Ａｌ膜１０７及び保護膜１０９が溶融する。
【００１３】
レーザが１パルス照射された際に保護膜が融点（Ｔm）以上にならなければならない。熱吸収膜１０８の選択の基準としては、保護膜の比熱ＣF（Ｊ／ｃｍ3・Ｋ），吸収係数α（１／ｎｍ），反射率ＲF（％），保護膜の温度変化ΔＴ（Ｋ），保護膜の融点Ｔm（Ｋ），大気温度Ｔ0（Ｋ），レーザのフルエンスＦ（Ｊ／ｃｍ2・ｐｕｌｓｅ），レーザ波長λ（ｎｍ）とした時、以下の関係式を満たすような材料及び加工光を選択すると良い。
【００１４】
Ｔ0＋ΔＴ＞Ｔm
ΔＴ＝{α（１−ＲF／１００）Ｆ／ＣF}
なお、図１（ｃ）において、符号１１１は、アブレーション時に完全にガス化しきれずに飛散した保護膜１０９、熱吸収膜１０８及びＡｌ膜１０７のパーティクルである。
【００１５】
本実施形態では加工光としてＮｄＹＡＧレーザ発振器から発振されたレーザを用いた。このレーザ発信器は、基本波（波長１０６４ｎｍ）、第２高調波（波長５３２ｎｍ）、第３高調波（波長３５５ｎｍ）、第４高調波（波長２６６ｎｍ）のいずれかの波長のレーザを照射することが可能である。レーザのビーム形成にはビーム径可変スリットあるいはフォトマスクを用いた。ビーム径可変スリットは一辺が１０μｍから５００μｍまでの範囲内で調整することができる。レーザのパルス幅は３〜２０ｎｓであった。
【００１６】
次に、光加工後に搬送ロボットにより被処理基板１００を洗浄ユニットに搬送し、図１（ｄ）に示すように、水を供給することで保護膜１０９を剥離する。保護膜１０９の剥離は、図３に示すように被処理基板の上方に配置されたノズル１２１から純水（流量：１Ｌ／ｍｉｎ）１２２を供給し、１００ｒｐｍで基板１００を回転させながら６０秒間洗浄することで行う。純水洗浄後、４０００ｒｐｍまで回転数を上げ、基板を乾燥させる。
【００１７】
熱吸収膜１０８を除去する。熱吸収膜１０８は、例えばドライエッチングもしくはアッシングで除去される。また、熱吸収膜１０８が水溶性の場合、保護膜１０９の剥離と同時に除去してもよい。また、熱吸収膜１０８が水以外の溶液に溶ける場合、溶液を用いて除去してもよい。
【００１８】
保護膜１０９及び熱吸収膜１０８の除去後にＳＥＭ観察を行った結果、金属膜の加工領域周辺でパーティクルが残留せず、良好な加工ができたことが確認された。
【００１９】
このような方法でアライメントマーク上の金属膜を除去した後、図２（ｅ）に示すように、ｉ線レジスト膜１１２を形成する。次いで、図２（ｆ）に示すように、アライメント光（参照光）１１３によりアライメントマーク１０６の位置を認識する。認識した位置に基づいてパターンを転写しレジストに潜像を形成する。潜像が形成されたレジスト膜の現像を行い、レジストパターンを形成する。レジストパターンをマスクにＡｌ膜１０７をエッチングし、図２（ｇ）に示すように、配線パターンを形成する。レジストパターンを除去する。
【００２０】
これをマスクとして作成したデバイスは本処理を行わずに作成した安定したデバイス特性を得ることができ、歩留まりが向上した。
【００２１】
本実施形態では保護膜としてポリアクリル酸を用いたが、保護膜には水溶性であり、且つ加工光の波長における透過性が被加工膜に比べ高い材料を用いることが望ましい。透過性の高い保護膜を用いることで保護膜はレーザ光をほとんど吸収せず、保護膜自身からの発熱は小さい。そのため、光照射時に分解しきれなかった保護膜は溶融することなく、固体の状態で加工領域周辺に飛散する。固体のまま加工領域の周辺に飛散した保護膜は加工後の水洗浄によって速やかに除去される。更に水溶性であるため、比較的安価に保護膜の除去処理が可能である。
【００２２】
本実施形態では、光加工用の光源としてＱ−ｓｗｉｔｃｈ  ＹＡＧレーザの第３高調波を用いているが、光源はこれに限らずＱ−ｓｗｉｔｃｈ  ＹＡＧレーザの第４高調波（波長２６６ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザー等のパルスレーザー、及びランプ光でも良い。
【００２３】
また本実施形態では金属膜がＡｌ膜の場合について述べたが、適用例はこれに限らず、被加工膜は他の金属の膜であってもよい。
【００２４】
また、本実施形態では、光加工後にはｉ線レジスト膜を形成し、パターニングしているが、パターニングに用いるレジスト膜はこれに限らず、ＫｒＦレジスト、ＡｒＦレジスト、ＥＢレジスト等何を用いても構わない。
【００２５】
本実施形態では、保護膜を全面に形成したが、所望の位置にのみ選択的に保護膜を形成してもよい。保護膜の選択的な形成方法としては、例えば特開２０００−７９３６６記載の方法を用いれば良い。ここで、選択的な保護膜の形成方法として、特開２０００−７９３６６記載の方法を例に用いたが、膜厚の制御された保護膜を基板上に選択的に形成できる方法であれば何を用いてもよい。
【００２６】
また、本実施形態では、光加工時には光の照射領域を加工領域と同じ大きさにして加工を行ったが、光加工時には図４（ａ），図４（ｂ）に示すように、基板上での加工光１４１の照射形状を短冊状にし、加工光１４０を基板に対して相対的に走査することで加工を行ってもよい。基板と光を相対的に走査する方法としては、光軸を固定して基板を移動させる。あるいは、形状を制御したスリット（絞り）を並進運動させる事により、光軸を移動させてもよい。なお、符号１４０は加工領域である。図４（ａ）は断面図、図４（ｂ）は加工領域の平面図である。
【００２７】
例えば、大気中にて所定の加工領域（縦１００μｍ×横２００μｍ）に対して、縦１００μｍ×横５μｍのスリットを設け、Ｑ−ｓｗｉｔｃｈ  ＹＡＧレーザの第３高調波（波長３５５ｎｍ）をフルエンス１．０Ｊ／ｃｍ２・ｐｕｌｓｅ、発振周波数２５０Ｈｚ、スリットの走査速度を５００μｍ／ｓｅｃで加工領域の一端から他端へ走査させながら、レーザを照射して保護膜とＡｌ膜を除去する。
【００２８】
通常、パーティクルはアブレーションによって発生したガス体が膨張する際に、ガス化しきれなかった被加工膜の一部をガス体が吹き飛ばすことで生じる。その為、加工領域の全領域を一括照射によって光加工を行った時に比べ、図５に示すスリット状に絞った照射領域を被処理基板に対して相対的に走査させ、光加工を行った時の方が１度の光照射で生じるガスの体積が小さくなり、加工領域周辺へのパーティクル数や加工領域境界での保護膜の膜剥がれをより抑制することができる。また、図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、短冊形状の加工光１４１ａ〜１４１ｄが走査方向に等間隔に複数照射されていても良い。また、図５（ｃ），図５（ｄ）に示すように、ドット形状の加工光１４１ｃ，１４１ｄが走査方向に等間隔、及び走査方向に直交する方向に等間隔に複数照射されて居ても良い。また、図５（ｄ）に示すように、走査方向に隣接する加工光１４１ｄがオバーラップしていても良い。
【００２９】
なお、短冊状又はドット形状というのは、走査方向の長さが加工領域の長さより短い四角形の事である。特に短冊形状とは、走査方向に直交する方向の長さが加工領域の走査方向に直交する方向の長さと略等しい。ドット形状というのは、走査方向の長さが加工領域の長さより短い四角形の事である。特に短冊形状とは、走査方向に直交する方向の長さが加工領域の走査方向に直交する方向の長さより短い。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係わる半導体装置の製造工程を示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係わる半導体装置の製造工程を示す断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係わる半導体装置の製造工程を示す断面図。
【図４】本発明の一実施形態に係わる半導体装置の製造工程の変形例を示す図。
【図５】本発明の一実施形態に係わる半導体装置の製造工程の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００３２】
１０１…半導体基板，１０２…層間絶縁膜，１０５…ヴィアプラグ，１０６…アライメントマーク，１０７…Ａｌ膜，１０８…熱吸収膜，１０９…保護膜，１１０…加工光，１１２…ｉ線レジスト膜，１１３…アライメント光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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